一次自上向下发展的高原涡的多尺度动力学分析

高原涡作为经常给我国带来暴雨等灾害的天气系统,其形成一般认为是通过感热和潜热自下而上激发的,然而,2013年5月下旬发生的一次引发其下游灾害性强降水的高原涡却是由对流层高层天气尺度低涡诱发的。为此,基于新发展的多尺度子空间变换和多尺度能量涡度方法以及ERA5再分析资料对其动力学过程进行了详尽的探讨,先将原始场重构到三个尺度子空间,即背景环流尺度子空间、天气尺度子空间和高频尺度子空间,重构场上首次显示此次过程生成于青藏高原西北侧,其成因为对流层高层基本气流尺度向天气尺度的跨尺度动能正则传输,即正压失稳,并且表现为从高层向下。在发展阶段,其能量最终来源为基本气流向天气尺度的有效位能传输和非绝热加热,然而这些过程只发生于涡旋低层的西侧。进一步分析发现,天气尺度内存在一个能量再分配“路径”:首先,低层西侧获得的有效位能转换为动能,西侧垂直的气压梯度力做功将低层获得动能向高层分配;在高层,水平的气压梯度力做功进而将西侧获得的动能向东侧分配;东侧垂直的气压梯度力做功再将动能向低层分配;至此,低层西侧获得的能量被分配到整个涡旋空间中,使得涡旋能够均匀发展。     

夏季西太平洋副高海上主体与大陆脊内动能收支的对比分析

本文计算了一次西太副高进退过程中海上副高主体和大陆副高脊内涡旋动能的收支,并进行了对比分析得到,海上副高主体内的涡旋动能主要来自外部区域的辐合,动力性质明显;陆上副高脊在开始发展时,其涡动能源大部分来自涡能转换项,而在西伸北抬后,与南亚高压上下重迭,逐渐演变为热力性质,转换的涡旋能量不足以弥补辐散损失,最终导致西太副高的撤退。      

中尺度低涡发展时高层流场特征及能量学研究

本文通过对一次长江中游中尺度低涡的分析发现,在这类斜压性低涡发展时,低涡西侧冷区对流顶明显下降,在低涡区发生折叠现象.与大位涡值相联系的平流层空气从该处下沉至对流层,对流顶下陷比对流活动区对流顶高度变化要早且明显.中尺度涡旋发展所需要之动能主要取自辐散风动能,在对流层高层和低层这种正向转换最为清晰,而整个气柱中位能向辐散风动能转换,以支持它在涡旋发展过程中之消耗.但高层与低层的情况不同.在100hPa高空辐散风动能既支持了涡旋动能,又向总位能转换.分析表明,高层对流层流场在中尺度系统发展过程中是十分活跃的,必须引起足够的重视.     

The Initial Mesoscale Vortexes Leading to the Formation of Tropical Cyclones in the Western North Pacific

A statistical analysis of the initial vortexes leading to tropical cyclone(TC) formation in the western North Pacific(WNP) is conducted with the ECMWF ERA5 reanalysis data from 1999 to 2018. It is found that TCs in the WNP basically originate from three kinds of vortexes, i.e., a mid-level vortex(MV), a low-level vortex(LV), and a relatively deep vortex with notable vorticity in both the lower and middle troposphere(DV). Among them, LV and DV account for 47.9% and24.2% of tropical cyclogenesis e...     

一次东北冷涡发展过程中的能量学研究

对一次典型的东北冷涡过程做了能量学分析。结果表明,东北冷涡活动具有鲜明的阶段性能量学特征。东北冷涡发展之前,各种能量之间的转换很小,边界通量也处于正负相间的振荡状态。早期发展阶段,扰动动能边界通量作用是至关重要的。随着非绝热加热制造扰动有效位能和扰动有效位能向扰动动能转换的大幅度增长,以及外界扰动动能的大量输送和纬向平均动能向扰动动能转换的明显加强,导致了东北冷涡的强烈发展,即这一时期区域内部的能量过程也同样十分重要。东北冷涡的减弱是从有大量扰动动能转换成纬向平均动能开始的,随后加上扰动有效位能向扰动动能转换以及边界通量作用的减弱,使得冷涡逐渐衰亡。     

华南涡旋暴雨的物理对比分析

低涡型暴雨是华南地区一种重要的暴雨类型,它常常发生在对流层低层天气尺度切变线上,虽难从气压场上找到,但它所造成的暴雨却很强。我们发现,常规天气图上似乎很弱的这类涡旋,却有较强的流场涡度和典型的散度分布,构成了强降水过程的必要物理条件。本文把它与热带气旋发展过程中的物理结构、能量变化和转换特征进行了诊断、对比分析,指出它们不仅三维物理量场分布差异较大,其发展过程中能量变化也有很大差异。热带气旋的K,值远大于切变线低涡,但K_φ的变化则相反,无论是其绝对值或它占总动能的比值,都不      

青藏高原东部重力波过程与西南涡活动的统计关系

本文利用2012～2015年西南涡加密观测大气科学实验的剑阁、金川、九龙和名山四站探空资料,统计分析了6～7月西南涡活动期间对流层中、高层（6～12 km）的重力波过程,结果表明:青藏高原东部川西高原南部的九龙站与其余三站不同,重力波源主要来自对流层上层,波能传播方向向上,剑阁、金川和名山三站重力的波源主要来自对流层下层,波能传播方向向下。重力波过程在不同类型的西南涡活动中有明显差异,在移出型西南涡活动初期,重力波水平传播方向主要为东北向,其上传概率远大于下传概率,波动的动能和潜能较大且变化剧烈;而对应源地型西南涡,初期主要呈西北—东南向传播且重力波上传与下传概率相当,动能和潜能较小且变化相对平缓同时本次研究表明,重力波水平传播方向对西南涡的移动方向也有一定指示作用。按照发生时刻本文将重力波分为日发型重力波和夜发型重力波,在夜发型西南涡初期,重力波活动夜发（北京时20:00～08:00）的概率较大,这表明重力波的夜发性与西南涡的夜发性可能存在一定关联。     

On the change of the tropical cyclone structure during its passage over islands

The impact is studied of small land areas on the configuration and structure of the tropical cyclone as well as on the variations of different characteristics of hurricanes (wind field, kinetic energy, and vorticity) during their passage over islands. The results of computations based on the regional numerical atmospheric ETA model for the hurricanes of the Caribbean Sea and typhoons of the Northwestern Pacific revealed that the disturbance of the symmetric circulation in the vortex accompanied by significant kinetic energy losses takes place when crossing the archipelagos or separate islands. It is demonstrated that the vortex intensity depends not on the energy loss due to the underlying surface roughness only but on the heat flux from it as well. The kinetic energy generation in the hurricane sharply decreases as a result of the decrease in the pressure gradient over the land that is caused, in turn, by the tropical cyclone moving away from the oceanic heat source. At the recurring appearance of the cyclone over the warm ocean waters, its deepening and intensification recommence.     

一次梅雨暴雨的动能谱特征分析及收支诊断

利用WRF模式和NCEP再分析资料,对一次梅雨暴雨个例进行了数值模拟,基于高分辨率的模拟结果计算了水平动能谱、涡旋动能谱及辐散动能谱,诊断了动能收支谱方程。结果表明:在暴雨发展阶段,各个高度上都有中尺度动能增长,其显著增加始于中尺度低端,这导致了在中尺度波段出现谱转折特征,但在不同高度转折尺度不同;对流层高层涡旋动能大于辐散动能,平流层低层反之;不同降水阶段、不同高度和不同尺度上动能的来源不同,对流层高层,中尺度动能倾向由非线性项和气压项贡献;平流层低层,气压项的作用更为明显。